Atividade de complexos metálicos sobre biomoléculas: interação e clivagem

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-graduação em Química, Florianópolis, 2010Nucleases e proteases são enzimas da classe das hidrolases. As primeiras são capazes de clivar ligações fosfodiéster na molécula de DNA. As proteases, por sua vez, atuam na hidrólise de ligações peptídicas nas proteínas. Em função disso, essas enzimas têm inúmeras aplicações, principalmente, em processos bioquímicos e biotecnológicos. Nesse sentido, nas últimas décadas têm sido desenvolvidos diversos modelos de nucleases artificiais e, mais recentemente, de proteases artificiais. Estes são basicamente complexos mono, di ou multi metálicos que incluem metais como Fe, Zn, Cu, Co, lantanídeos, entre outros. Muitos destes complexos ajudaram a entender não somente os mecanismos envolvidos em reações catalisadas por enzimas, mas também, demonstraram possuir propriedades como agentes antitumorais, antimicrobianos, além de auxiliarem no seqüenciamento e elucidação de estruturas de proteínas. Neste trabalho, foi avaliada a atividade de novos complexos metálicos na clivagem de DNA plasmidial e de uma proteína, a albumina sérica bovina (BSA). Para tanto, os complexos metálicos testados foram os seguintes: os complexos dinucleares de cobre II - [Cu2(HL1)(OAc)](ClO4)2.(CH3)2CHOH (1), sintetizado a partir do ligante não simétrico, binucleante H2L1 (N,N',N'-[tris-(2-piridilmetil)]-N-[(2-hidróxi-3,5-di-terc-butilbenzil)]-1,3-propano diamina -2-ol) e [Cu2(HL2)(OAc)](ClO4).H2O.(CH3)2CHOH (2), sintetizado a partir do ligante não simétrico, binucleante H3L2 (N,N-[bis-(2-piridilmetil)]-N',N'-[(2-hidróxibenzil)(2-hidróxi-3,5-di-tercbutilbenzil)] 1,3 propano diamina-2-ol) - e o complexo trinuclear de gadolínio III - Gd3(L3)2(NO3)2(H2O)4]NO3.8H2O (3), sintetizado a partir do ligante H3L3 (2- [N-bis-(2-piridilmetil)aminometil]-4-metil-6-[N'-bis(2-hidroxi-2-oxoetil)aminometil]fenol). Para avaliar a clivagem foram realizados testes em diferentes pHs, tempos de incubação e concentração dos complexos. O mecanismo de ação foi determinado através de experimentos em atmosfera de argônio, testes na presença de inibidores de espécies reativas de oxigênio, de ligantes dos sulcos menor e maior do DNA e do agente quelante de Cu I (batocuproína). A interação foi observada através de titulações espectrofotométricas, espectros de dicroísmo circular e do efeito da força iônica na clivagem. Os resultados obtidos mostram que todos os complexos são capazes de clivar o DNA plasmidial em baixas concentrações (µM) e pHs próximos ao fisiológico, com uma aceleração na casa de 106-107 vezes em relação à hidrólise espontânea do DNA. O mesmo foi observado para os complexos dinucleares de cobre na degradação de BSA. Ainda, a utilização de diferentes substratos (DNA ou BSA) provocou mudanças significativas no mecanismo de clivagem dos complexos 1 e 2. Assim, quando o substrato é o DNA plasmidial, 1 atua através de um mecanismo oxidativo e 2 age por meio de um mecanismo misto (hidrolítico e oxidativo); nessas circunstâncias, 2 possui maior atividade e afinidade pelo DNA. Por outro lado, com a utilização da proteína como substrato, ambos os complexos procedem através de um mecanismo hidrolítico; nessas condições, 1 é o complexo mais efetivo e de maior interação com a proteína. Com relação ao complexo 3, o mecanismo de clivagem de DNA plasmidial é hidrolítico, como observado para grande parte dos complexos de lantanídeos descritos na literatura. Em suma, todos os complexos podem ser considerados bastante efetivos na mimetização da função de uma nuclease ou de uma protease (apenas para 1 e 2), quando comparados a outros complexos reportados na literatura